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嘉峪检测网 2021-04-03 20:24
可靠性预计是电子产品研制过程中主要的可靠性设计项目之一,能为可靠性指标论证、分配、 产品设计方案比较、识别潜在改进环节、控制产品成本和任务可靠性评估等提供理论依据。
按照IEEE 1413.1通常将预计方法主要分为4类:基于手册的预计方法、现场数据分析法、试验数据分析法和失效物理法。由于基于手册的预计方法最为标准化及最容易推广应用,因此也是使用非常广泛的电子产品可靠性预计方法。一些国际组织、政府机构和企业公司均制定了各类电子产品可靠性预计手册,如国际电工委员会发布适用民用电子元器件的IEC62380-2004、适用电子电器产品的IEC61709、法国国防部发布适用所有使用电子产品的FIDES-2009、Quanterion发布适用所有使用电子产品的217Plus-2015、Telcordis公司发布适用商用通信产品的SR332-2016、解放军装备部发布适用军用电子元器件的GJB/Z 299-2006等等。
基于手册的预计方法的一般程序为:首先划分产品可靠性预计单元,建立系统的可靠性模型;然后计算各个预计单元内元器件的失效率,将元器件失效率累加得到单元的失效率;最后按照系统、设备可靠性模型逐级预计系统、设备的失效率。
然而基于手册的预计方法得到的预计结果与实际结果存在几倍甚至几十倍的差异,并且根据不同的预计手册分析得到的结果也存在较大的差异,造成这种结果的主要原因:
1)手册数据更新不及时;
2)给出的基本失效率是基于工业部门统计的平均水平来制定的;
3)技术要素不够全面;
4)手册认为电子设备的失效率为元器件失效率的累加之和,实际上电子设备的失效并非完全由元器件失效引起,更多是与产品设计、制造、管理、使用到保障的全寿命周期过程相关。
5)采用经验公式的预计方法,未充分地运用产品研制过程和实际使用过程中产生的可靠性数据。
因此,为了提高预计结果的准确性,FIDES、217Plus和 SR332等预计手册采用了过程评分法、现场数据修正法和试验数据修正法对产品的失效率进行修正。
过程评分法是将产品定义、设计、制造、装配、使用和保障的全寿命周期过程中与可靠性相关的问题引入可靠性预计之中,通过评审人员对全寿命周期过程中涉及的相关问题进行打分,将评分结果按照公式进行加权求和从而得到修正值用于修正手册预计得到的失效率。217Plus 是采用过程评分法来修正系统的失效率,认为系统失效率除与元器件有关外,还与软件、非再现故障、外部因素、磨损、系统管理、设计与制造等相关。而FIDES则是采用过程评分法修正元器件的失效率。
试验数据修正法是将产品在研制、生产过程中进行的各类可靠性试验数据与手册预计方法相结合,充分地利用试验数据修正预计结果,从而提升手册预计结果的准确性。
现场数据修正法则是将产品自身或相似产品在使用过程中积累的可靠性数据融合在预计结果之中,使预计结果接近实际值。
虽然基于手册的预计方法采用了相应的修正方法用于提升预计结果的准确性,但由于手册自身的缺陷,无法反映产品的失效机理,无法准确对产品的可靠性提出改进措施,同时对于新型元器件失效率也无法提供相应的预计模型。
鉴于失效物理的方法已在国外获得了越来越广泛的应用,该方法获得的预计结果可表明产品发生失效的根本原因,能够有效地指导设计改进,并且也适用于新材料、新技术产品的可靠性预计,但失效物理方法关注的是产品局部关键位置,对系统故障适用性较差。随着电子工艺水平的不断提升,电子产品的可靠性水平不断地提升,单一的可靠性预计方法均存在相应的不足,无法反映电子产品的整体可靠性水平,在进行电子产品可靠性预计时需综合应用手册预计方法和失效物理方法,更加全面、准确地预计电子产品的可靠性水平。
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